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“设而不求”是数学解题中的一种有效手段,在计算繁杂、或数量关系不明,而致使思路受阻时,采用“设而不求”的策略,能避免盲目推演而造成无益的循环运算、时间资源的流失。采用“设而不求”这一策略,往往能化繁为简,优化过程,从而达到准确、明快、简捷的解题效果。以下列举几例,以供借鉴与参巧。
一、“设而不求”,结果自显
在解题中,巧设一些末知数字母来参与题中的已知条件的推算。使运算互相抵消,因而结果直现,使问题化难为简。
例1:计算(1+ + +……+ )×( + +……+ )—(1+ + +……+ )×( + +……+ )
分析与解答:此题若通分计算,实为无法办到。若用字母代替,则十分简单。
设 + +……+ =A + +……+ =B
则原式=(1+A)×B—(1+B)×A
=B+AB—A-AB
=B-A
=
例2:甲、乙两人进行百米赛跑,当甲到达终点时,乙在甲后面 20 米处,如果两人各自的速度不变,要使甲、乙两人同时到达终点,甲的起跑线应比原起跑线后移多少米?
分析与解答:此题只告诉了路程总量,无论是先求速度还是求时间都很难办到,如果用字母代替时间,解答易如反掌。
假设甲跑完100 米要用a 秒,则甲的速度为 ,乙的速度为 = 。
现在要使使甲、乙两人同时到达终点,则乙要跑的路程为 100米,他所用的时间为 100 ÷ = ,也是甲跑的时间。所以甲要跑的路程为: × =125(米)。
故起跑线应比原来起跑线后移125—100=25(米)。
二、“设而不求”在分数中有末知数的问题
例3:要使 为可约分的分数,则自然数n的最小值是多少?
分析与解答:此题若用列举法很难办到,不妨设分子、分母有公因数a,显然应有a>1,K为自然数。并且设:分子n-13=aK1
分母5n+6=aK2
由得n=aK1+13 ,将之代入得:5(13+aK1)+6=aK2
所以a(K2-5K1)=71
由于71是質数,且a>1,所以a=71。那么
n=aK1+13=84。
例4:等差数列a 的前n项和为Sn,若Sm=m,Sn=n(m≠n)
求Sm+n
分析與解答:此题通过巧妙转换、恒等变形,设置一些与问题有关的元素、即可迎刃而解。
na + d=n
ma + d=m
由-得a + (n+m-1)d=-1
故Sm+n=(m+n)a + d=(m+n)(a + d)
将代入Sm+n=-(m+n)
三、“设而不求”,挖关系、寻依据
例4:一水箱,用甲、乙、丙三个水管往里注水,若只开甲、丙两管,甲管注人18 吨水时,水箱已满;若只开乙、丙两管,乙管注人 27 吨水时,水箱才满,又知乙管每分钟注水量是甲管每分钟注水量的2倍,则该水箱最多可容多少吨水?
分析与解:假设甲管每分注水量为 a吨,丙每分注水量为b 吨,则乙每分注水量为 2a 吨。
甲、丙两管同时注水时,甲管所用的时间可以表示为 ,那么在这同一时间里丙管注水量为:b × = 。
乙、丙两管同时注水时,乙管所用的时间可以表示 ,那么在这同一时间里丙管注水量为: b× =
根据两次注水量相等,列方程得: +18=27+
b=2a
由此说明丙每分注水量和乙每分注水量相同。当乙、丙两管合注满水池时,乙管注入了 27 吨水,同时也说明丙管注入了27 吨水,所以该水箱最多可容27+27=54( 吨 )水。
四、设而不求,列方程求解
这类问题通常要设多个末知数来列方程,但无需求出每个末知数的值。
例5:小明参加了六次测验,第三、第四次的平均分比前两次的平均分多2 分,比后两次的平均分少 2分,如果后三次平均分比前三次平均分多3分,那么第四次比第三次多得多少分?
分析与解:设小明第三次测验成绩为a分,第四次测验成绩为b分,则有:
小明第一、第二次的平均分为 一2,第五 、第六次的平均分为 +2。
根据后三次平均分比前三次平均分多3 分,列方程,得:
— =3
— =3
=3
即b-a=1
所以第四次测验成绩比第三次多得1分。
故“设而不求”,在数学解题中已广泛应用。特别应用在繁杂的数学难题,通过全面分析、不断变换观察角度,类比方法、联想内容,明确最终目标。经过巧妙构造,活用性质,力求使问题解答完整严密,可直达目标。
一、“设而不求”,结果自显
在解题中,巧设一些末知数字母来参与题中的已知条件的推算。使运算互相抵消,因而结果直现,使问题化难为简。
例1:计算(1+ + +……+ )×( + +……+ )—(1+ + +……+ )×( + +……+ )
分析与解答:此题若通分计算,实为无法办到。若用字母代替,则十分简单。
设 + +……+ =A + +……+ =B
则原式=(1+A)×B—(1+B)×A
=B+AB—A-AB
=B-A
=
例2:甲、乙两人进行百米赛跑,当甲到达终点时,乙在甲后面 20 米处,如果两人各自的速度不变,要使甲、乙两人同时到达终点,甲的起跑线应比原起跑线后移多少米?
分析与解答:此题只告诉了路程总量,无论是先求速度还是求时间都很难办到,如果用字母代替时间,解答易如反掌。
假设甲跑完100 米要用a 秒,则甲的速度为 ,乙的速度为 = 。
现在要使使甲、乙两人同时到达终点,则乙要跑的路程为 100米,他所用的时间为 100 ÷ = ,也是甲跑的时间。所以甲要跑的路程为: × =125(米)。
故起跑线应比原来起跑线后移125—100=25(米)。
二、“设而不求”在分数中有末知数的问题
例3:要使 为可约分的分数,则自然数n的最小值是多少?
分析与解答:此题若用列举法很难办到,不妨设分子、分母有公因数a,显然应有a>1,K为自然数。并且设:分子n-13=aK1
分母5n+6=aK2
由得n=aK1+13 ,将之代入得:5(13+aK1)+6=aK2
所以a(K2-5K1)=71
由于71是質数,且a>1,所以a=71。那么
n=aK1+13=84。
例4:等差数列a 的前n项和为Sn,若Sm=m,Sn=n(m≠n)
求Sm+n
分析與解答:此题通过巧妙转换、恒等变形,设置一些与问题有关的元素、即可迎刃而解。
na + d=n
ma + d=m
由-得a + (n+m-1)d=-1
故Sm+n=(m+n)a + d=(m+n)(a + d)
将代入Sm+n=-(m+n)
三、“设而不求”,挖关系、寻依据
例4:一水箱,用甲、乙、丙三个水管往里注水,若只开甲、丙两管,甲管注人18 吨水时,水箱已满;若只开乙、丙两管,乙管注人 27 吨水时,水箱才满,又知乙管每分钟注水量是甲管每分钟注水量的2倍,则该水箱最多可容多少吨水?
分析与解:假设甲管每分注水量为 a吨,丙每分注水量为b 吨,则乙每分注水量为 2a 吨。
甲、丙两管同时注水时,甲管所用的时间可以表示为 ,那么在这同一时间里丙管注水量为:b × = 。
乙、丙两管同时注水时,乙管所用的时间可以表示 ,那么在这同一时间里丙管注水量为: b× =
根据两次注水量相等,列方程得: +18=27+
b=2a
由此说明丙每分注水量和乙每分注水量相同。当乙、丙两管合注满水池时,乙管注入了 27 吨水,同时也说明丙管注入了27 吨水,所以该水箱最多可容27+27=54( 吨 )水。
四、设而不求,列方程求解
这类问题通常要设多个末知数来列方程,但无需求出每个末知数的值。
例5:小明参加了六次测验,第三、第四次的平均分比前两次的平均分多2 分,比后两次的平均分少 2分,如果后三次平均分比前三次平均分多3分,那么第四次比第三次多得多少分?
分析与解:设小明第三次测验成绩为a分,第四次测验成绩为b分,则有:
小明第一、第二次的平均分为 一2,第五 、第六次的平均分为 +2。
根据后三次平均分比前三次平均分多3 分,列方程,得:
— =3
— =3
=3
即b-a=1
所以第四次测验成绩比第三次多得1分。
故“设而不求”,在数学解题中已广泛应用。特别应用在繁杂的数学难题,通过全面分析、不断变换观察角度,类比方法、联想内容,明确最终目标。经过巧妙构造,活用性质,力求使问题解答完整严密,可直达目标。